Забыли данные входа?   Регистрация  

Статьи со схожими метками: Механика деформируемого твёрдого тела

Графическая аннотация

НИИ механики МГУ, Москва

Графическая аннотация

Графическая аннотация – рисунок, привязанный к каждому докладу на сайте конференции, - важный визуальный элемент, разъясняющий в научно-популярном стиле суть научной работы участника конференции. Из быстрого просмотра графической аннотации на сайте конференции каждый участник нашей конференции, не специализирующийся в данной области механики, должен получить общее представление о содержании доклада. Графическая аннотация должна по возможности ответить по крайней мере на один из следующих вопросов:

  • В чем заключается суть предлагаемого метода исследования некоторой научной проблемы? В чем состоит актуальность и научная новизна?
  • Какова область практического приложения результатов исследований? Какая выгода от использования результатов исследований?

Если не удается подготовить графическую аннотацию, отвечающую на эти вопросы, то в качестве графической аннотации можно использовать  цветной рисунок, иллюстрирующий 

  • результаты расчётов, излагаемых в докладе;
  • постановку эксперимента;
  • схему исследуемого физического явления;
  • другой иллюстративный материал, который будет излагаться в докладе.

Графическая аннотация должна быть рисунком в формате JPEG или PNG, размер которого не превышает 0.5 Мб.

С графическими аннотациями конференций 2017 и 2018 годов можно ознакомиться на сайте нашей конференции.

Устный и стендовые доклады

НИИ механики МГУ, Москва

Устный и стендовые доклады

Каждому участнику конференции предоставляется возможность сделать не более одного устного доклада и 1-2 стендовых доклада. На устном докладе участник представляет основное содержание своей работы. Ожидается, что изложение устного доклада даётся в научно-популярном стиле, понятном для широкой аудитории. На стендовых докладах, дополняющих устный доклад, участник делает сообщение о частных узкоспециализированных проблемах и результатах. Продолжительность устных докладов будет определяться исходя из числа участников (но не более 20 минут). Участнику необходимо направить в адрес Оргкомитета отдельную аннотацию для каждого доклада (и устного, и стендовых).

Анализ влияния геометрической конфигурации антифрикционной прослойки на напряженно-деформированное состояние сферической опорной части

ФГБОУ ВО "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"

Анализ влияния геометрической конфигурации антифрикционной прослойки на напряженно-деформированное состояние сферической опорной части

 

Ранее в [1] был отмечен ряд актуальных задач, связанных с геометрической конфигурацией опорных частей мостов. В работе рассмотрена задача анализа влияния толщины антифрикционного слоя на деформационное поведение конструкции сферической опорной части .

 

 

 

Характерные размеры сферической опорной части: максимальные высота 0,0483 м и ширина 0,155 м конструкции, толщина антифрикционной прослойки 3  0,004 м. В качестве материалов антифрикционной прослойки рассмотрено 6 материалов: три сверхвысокомолекулярных полиэтилена (СВМПЭ) разных производителей (мат. 1-3); два антифрикционных композиционных материала (мат. 4-5); модифицированный фторопласт (мат. 6).

 

В рамках серии численных экспериментов получены зависисмости распределения контактных параметров, интенсивности напряжения, интенсивности пластических деформаций и нормальных перемещений относительно свободного края слоя скольжения от толщины антифрикционной прослойки. 

 

 

Установлено, что композиционные антифрикционные материалы больше подвержены деформированию. Данный эффект можно наблюдать на рис. 2: перемещения относительно свободного края прослойки из материалов 4-5 значительно больше и достигают 2,894 мм и 2,68 мм соответственно при толщине прослойки 4 мм, что в среднем в 5,6 раз больше, чем у других рассматриваемых материалов слоя скольжения.

 

 

 

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 18-79-00147).

 

 

 

1. Adamov A.A., Kamenskikh A.A. The deformation behavior of modern antifriction polymer materials in the elements of transport and logistics systems with frictional contact // Advances in Intelligent Systems and Computing book series: Digital Science. – 2020. – Vol. 1114. – pp. 522-532.

 

Анализ контактных характеристик в задачах качения упругих тел с вязкоупругим слоем

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Анализ контактных характеристик в задачах качения упругих тел с вязкоупругим слоем

 

Рассматривается задача качения упругой сферы по упругому полупространству, покрытому вязкоупругим слоем в квазистатической постановке. Упругие постоянные сферы и полупространства считаются одинаковыми. Податливость слоя в нормальном и касательном направлениях описывается моделью Максвелла. Схема качения сферы показана на рисунке 1.

Для нахождения нормального напряжения в области контакта применяется численно-аналитический метод на основе метода полос [1]. Область контакта делится на полосы в направлении качения сферы. Для решения интегрального уравнения в каждой полосе используется полученное ранее решение для задачи качения упругого цилиндра по упругой плоскости, покрытой вязкоупругим слоем [2].

При качении область контакта состоит из зон сцепления и проскальзывания. В зонах проскальзывания касательное и нормальное напряжения связаны друг с другом с помощью закона Кулона. Для определения границ зон сцепления и проскальзывания и касательного напряжения в зоне сцепления используется вариационный метод. Описание метода для решения задачи качения двух упругих тел без промежуточной среды приведено в [3]. Распределение касательного напряжения при качении упругой сферы по упругому полупространству, покрытому вязкоупругим слоем, без учёта податливости промежуточной среды в вертикальном направлении приведены в [4].

Получены распределения нормального и касательного напряжений при качении с проскальзыванием при наличии вязкоупругого слоя. Показано влияние характеристик вязкоупругого слоя, скорости качения и величины относительного проскальзывания на силу трения и расположение зон сцепления и проскальзывания.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ: № 20-01-00400.

 1.Haines D.J., Ollerton E. Contact Stress Distributions on Elliptical Contact Surfaces Subjected to Radial and Tangential Forces // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. 1963. № 177(1). С. 95–114.

2.Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия // Москва: Наука. 2001. C. 480.

3.Гольдштейн Р.В., Зазовский А.Ф., Спектор А.А., Федоренко Р.П. Решение вариационными методами пространственных контактных задач качения с проскальзыванием и сцеплением // Успехи механики. 1982. Т. 5. № 3/4. С. 61-102.

4.Мещерякова А.Р. Качение сферы по вязкоупругому слою с учётом проскальзывания в продольном и поперечном направлениях // Труды 62-й Всероссийской научной конференции МФТИ. 18-23 ноября 2019 года. Аэрокосмические технологии. МФТИ, 2019. С. 49.

Биомеханика перестройки трабекулярной костной ткани

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Биомеханика перестройки трабекулярной костной ткани

Из-за значительной лучевой нагрузки, создаваемой аппаратами для проведения томографии структуры костей, наблюдение динамики изменения ориентации костных трабекул представляется невозможным. Следовательно, для исследования таковых изменений, объединённых общим названием «перестройка кости», широко применяются методы компьютерного анализа. В данной работе проведено сравнение результатов двух моделей перестройки, реализованных авторами в программных продуктах ANSYS и MATLAB. Преимущество такого анализа состоит в том, что полученные результаты расчета можно оценить не только качественно, сравнивая со внутренней структурой, реализуемой в кости человека, но и количественно, сравнивая значения параметров, характерных для выбранной модели, таких как тензор структуры и доля твердого объема. В данной работе считается, что материал кости описывается в рамках линейной теории упругости анизотропного тела, деформационное поведение которого зависит от параметров, описывающих структуру кости в каждый дискретный момент времени. Сравнение моделей проводится для различных случаев нагружения.

Практическая значимость работы заключается в создании модели перестройки кости, способной воспроизвести процесс изменения внутренней структуры под влиянием нагрузки, создаваемой врачом при различных медицинских вмешательствах. В работе описан пример такого вмешательства, заключающегося в перемещении зуба нижней челюсти.  

Влияние добавок натурального каучука на биоразлагаемость и экологичность композиций на основе полиэтилена низкой плотности

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences, Moscow 2Plekhanov Russian University of Economics, Moscow

Влияние добавок натурального каучука на биоразлагаемость и экологичность композиций на основе полиэтилена низкой плотности

Development of biodegradable polymeric materials, resulting from addition of the natural filler of renewable raw materials to the synthetical cavity is one of the prospective approaches to solving the environmental problem of plastic packing and agricultural film’s waste treatment. The composite materials’ properties based on popular low density polyethylene (LDPE) film material production laced with raw natural rubber, which is quite quickly exposed to oxydative and biological degradation, are examined in the present work. The polymers were compounded in blending machine of Brabender type at temperature of 1400С, then they were pressed at 1400С with further quick chilling to temperature of 20±20С. The thickness of film samples was 140±10 mcm. The results of NR effect on composites’ properties determination are provided in the Table below.

Sample of PE/NR

Ɛb, %

σ, MPa

Еmod, MPa

ΔM0, %

ΔM1, %

ΔM2, %

100

613

15.1

87

0

0

0.3

90/10

120

6.3

62

2

0.5

0.4

80/20

260

6.5

54

3

1.2

0.7

70/30

330

6.4

46

6

1.3

2.7

60/40

330

4.8

38

10

3.2

30.5

50/50

330

3.9

29

12

7.3

42.0

Note: Ɛр – elongation at break (at 100 mm/min.) % (± 10 %), σ – tensile stress at break, MPa (± 0.5 MPa), Еmod – elasticity modulus, MPa (± 5 MPa), ΔM0 – equilibrium water absorption %, ΔM1 – field weight loss in soil for 15 months., weight %, ΔM2 – laboratory weight loss in soil for 17 months., weight %.

 

Despite of mechanic indexes decrease, the PE/NR compositions comply with requirements, provided for household and agricultural products. The samples highest weight loss, as well as deterioration degree after their holding in soil is observed for mixtures with NR 40 and 50 weight %. These same mixtures are defined by the largest indexes of water absorption, which contributes to microorganisms’ growth and development. The results have testified that polyethylene with natural rubber composites have higher biodegradability factor in ambient conditions as compared to alone polyethylene.

ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ И РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕТОДА НАПРАВЛЕННОЙ РАЗГРУЗКИ ПЛАСТА

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ И РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕТОДА НАПРАВЛЕННОЙ РАЗГРУЗКИ ПЛАСТА

Определение и анализ механических свойств горных пород, особенно реологических характеристик, необходимы как для выбора правильного режима эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, так и в целях определения условий устойчивости стенок скважин. Помимо этого, одним из важнейших вопросов нефтегазовой отрасли остается проблема повышения дебита добывающих скважин. Главное влияние на величину притока углеводородов оказывает состояние призабойной зоны скважины. Ухудшение проницаемости даже в малой окрестности скважины может существенно снизить ее продуктивность [1]. При бурении и эксплуатации скважин происходит существенное изменение напряженно-деформированного состояния горных пород, что оказывает значительно влияние на их фильтрационные и реологические характеристики. Физическое моделирование реального изменения напряжений в скважине позволяет среди прочего не допустить уменьшения дебита и разрушения стенок скважин или же, напротив, многократно увеличить их продуктивность [2]. Особенно актуальным сегодня становится поиск эффективных способов повышения нефтеотдачи для месторождений с трудноизвлекаемыми запасами углеводородов. Одним из наиболее перспективных подходов является созданный в ИПМех РАН метод направленной разгрузки пласта, который опирается на создание в низкопроницаемых породах-коллекторах искусственной проницаемости за счёт направленной разгрузки пласта от горного давления.

Изучение влияния неравнокомпонентного трехосного напряженного состояния на характер деформирования и процессы ползучести, а также на проницаемость горных пород было проведено на установке истинно трехосного независимого нагружения (ИСТНН) в Институте проблем механики РАН. ИСТНН (рис. 1.) позволяет нагружать кубические образцы горных пород независимо по каждой из трех осей и измерять изменение проницаемости в ходе эксперимента [3].

На установке проведено физическое моделирование процессов деформирования и разрушения пород ачимовских отложений в условиях реально возникающих при проведении различных операций на скважинах напряжений на глубинах около 4-х км. Построены кривые деформирования, исследованы зависимости от времени деформаций пород в условиях сложного трехосного нагружения, установлены деформационные, прочностные и фильтрационные характеристики пород и их зависимости от напряжений.

Сделаны выводы об оптимальном режиме эксплуатации скважин с целью недопущения негативных процессов в пласте. Полученные данные могут быть использованы для определения технологических операций, необходимых для увеличения проницаемости пород-коллекторов методом направленной разгрузки пласта.

 

Влияние озона на физико-механические свойства нетканых материалов медицинского назначения на основе биополимеров

ИБХФ им. Н.М. Эмануэля РАН / РЭУ им. Г.В. Плеханова

Влияние озона на физико-механические свойства нетканых материалов медицинского назначения на основе биополимеров

В настоящее время большой научный и практический интерес представляет разработка и исследование нетканых волокнистых материалов медицинского назначения на основе биополимеров. Одним из наиболее перспективных методов получения материалов с высоко развитой поверхностью является электроформование. Актуальным научным направлением является исследование влияния газообразного озона на материалы и изделия медицинского назначения, в виду того, что метод озонирования является одним из эффективных способов стерилизации. Целью данной работы было рассмотрение особенностей структуры ультратонких волокон на основе поли-3-гидроксибутирата (ПГБ), которые формируют слой нетканого материала, и установление закономерностей влияния озона на физико-механические и теплофизические свойства полученных материалов.

В результате серии экспериментов было установлено, что под влиянием озона разрывная нагрузка нетканых волокнистых материалов на основе ПГБ может быть увеличена не менее, чем в 2 раза. Более того, заметно увеличиваются модуль упругости, относительная деформация и макси-мальное удлинение материала до момента разрыва. В работе высказаны предположения о причи-нах изменений прочностных свойств материалов, а также рассмотрен механизм протекания хими-ческой реакции между газообразным озоном и макромолекулами ПГБ, образующими структуру материала (Рис. 1). На начальной стадии озонирования происходит разрыв макромолекул, появля-ется возможность для их более регулярной укладки в аморфной фазе, что подтверждается ростом энтальпии плавления озонированных образцов.

Полученные данные подтверждают эффективность применения метода озонирования для стери-лизации нетканых материалов на основе ПГБ для медицинских изделий.

 

ВЛИЯНИЕ ОТЖИГА НА МАРТЕНСИТНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ТРЕХСЛОЙНОГО ОБРАЗЦА СПЛАВА TiNi, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ WAAM

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

ВЛИЯНИЕ ОТЖИГА НА МАРТЕНСИТНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ТРЕХСЛОЙНОГО ОБРАЗЦА СПЛАВА TiNi, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ WAAM

 

Среди методов послойного синтеза можно выделить метод послойной электродуговой наплавки (wire arc additive manufacturing - WAAM). Существует лишь несколько работ, в которых сплавы с эффектом памяти формы на основе TiNi получали методом послойной наплавки (WAAM). Основное внимание в этих работах было направлено на исследование структуры таких образцов. Оказалось, что образцы сплава TiNi, полученные методом WAAM характеризуются неоднородным распределением никеля по высоте наплавленных слоев, что влияет на температуры мартенситных переходов и, как результат, ухудшает их функциональные свойства. Поэтому целью настоящей работы явилось исследование влияние отжига на мартенситные превращения в образцах сплава TiNi, синтезированных методом WAAM и их механические свойства.

Полученные результаты показали, что отжиги при температурах 450 – 600 оС выравнивают концентрацию никеля только в пределах слоя и понижают концентрацию никеля в верхнем слое, в котором до отжига концентрация никеля была самой высокой. Это существенно уменьшает температурные интервалы, в которых наблюдаются мартенситные переходы. Так, в исходном образце мартенситные превращения при охлаждении не заканчивались даже при температуре -100 оС, а после отжига уже при температуре -20 оС весь образец находится в мартенситной фазе (рис. 1). Кроме этого, выделение частиц Ti3Ni4 в верхних слоях приводит к тому, что, во-первых, образование моноклинного B19’ мартенсита при охлаждении происходит через образование ромбоэдрической R фазы и, во-вторых, сплав упрочняется.

На рис. 2 представлена диаграмма деформирования трехслойного образца, синтезированного методом WAAM и отожженного при 450 оС 10 часов. Сжатие образца проводили при комнатной температуре, при которой три слоя находились в разном структурном состоянии, что повлияло на зависимость s(e), на которой видны несколько стадий.   Первый участок до 100 МПа может быть связан с переориентацией R фазы. Второй участок при 100 £ s £ 200 МПа может быть обусловлен R ® B19’ переходом в верхних слоях и переориентацией B19’ фазы в нижнем слое. На третьем участке при s > 200 МПа, ориентированный мартенсит деформируется упруго до s ~ 500 – 550 МПа, при котором начинается пластическая деформация. Разрушения образца до напряжения 600 МПа не наблюдали.

Высокоскоростное разрушение металлических оболочек электрофизическими методами

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург

Высокоскоростное разрушение металлических оболочек электрофизическими методами

Схема проведения опыта (а): 1- испытываемый образец, 2 – диэлектрический наполнитель, 3 – проводник, C – конденсатор, S – разрядник; образец до (b) и после (c) нагружения

Известно, что ввиду неравновесного и инерционного характера процессов, протекающих в материале при его высокоскоростном нагружении, процесс такого нагружения (и последующего разрушения) носит характер, существенно отличный от известных результатов для случая стационарных и квазистационарных нагружении. Исследование малоизученных процессов такого рода является актуальной задачей современной механики деформируемого твердого тела и имеет приложения в высокотехнологичных инновационных отраслях экономики.

На основе проводимых в течение последних лет исследований по применению электрофизических методов нагружения и разрушения материалов [1-3], нами разработана методика динамического нагружения вплоть до разрушения цилиндрических оболочек посредством электрического взрыва проводника.

Для проведения испытания внутрь отрезка трубки из исследуемого материала помещается (запрессовывается или заливается в расплавленном состоянии) диэлектрический наполнитель, по оси которого располагается взрываемый проводник (медь, диаметр 250мкм). Взрыв проводника производится посредством разряда через него конденсатора (емкость 0,5мкФ, заряд до 20-30кВ, период напряжения при разряде 7мкс).

 

Методика позволила провести испытания алюминиевых трубок внутренним диаметром 6мм и с толщиной стенки 0,5-1мм. В качестве диэлектрического наполнителя использовался полиметилметакрилат (ПММА). Нагружения производились с давлениями, близкими к пороговым значениям.

1.Morozov, V. A., Atroshenko, S. A., Kats, V. M. Comparative analysis of characteristics of material damage at various load speeds by electric explosion of conductors // Procedia Structural Integrity, 2017. Vol. 6. P. 154-160.

2.Savenkov, G., Morozov, V., Kats, V. Strength of the phase change materials on loading with the products of electric explosion of conductors // AIP Conference Proceedings. 2018, Vol. 1959, 100007

3.Морозов В.А., Богатко В.И., Атрошенко С.А., Кац В.М., Газизуллина А.Р. Нагружение, деформирование и разрушение цилиндрических образцов из полиметилметакрилата и фторопласта с использованием электрического взрыва проводников // Журнал технической физики, 2020. Т 90. № 2. С. 233-237

 

ДЛИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ ТИТАНОВОГО СПЛАВА

НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова

ДЛИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ ТИТАНОВОГО СПЛАВА

Cреди открытых российских изданий практически не представлены работы, изучающие шейку и/или отражающие критериальный подход для определения момента локализации деформаций. Имеется лишь небольшое количество несистематизированных работ. В зарубежных публикациях имеется достаточно много работ, посвященных изучению образования шейки в материале и поиску критериев для описания момента локализации деформаций. Среди этих работ явным недостатком является отсутствие систематических экспериментальных исследований, в которых измеряется образование и развитие локализации. Этот недостаток покрывает проведенные экспериментальные исследования и новые критерии, предложенные в данной работе.

В испытаниях использовались образцы двухфазного титанового сплава (a b) Ti–6Al–4V (марка ВТ-6). Было проведено 22 эксперимента с длительностью испытания от нескольких часов до двух месяцев – эксп. №19 продлился 59.5 дней. Температура испытаний составляла 600 °С, 500 °С, 450 °С (основная). Начальная рабочая длина образцов – 25 мм, ширина – 5 мм, толщина 1 мм. Постоянная растягивающая сила в начальный момент времени варьировалась от 75 кг до 275 кг в различных испытаниях. Шесть образцов перед экспериментами наводораживались до массовой доли водорода 0.1 %, 0.3 % и 0.6 %. При каждом значении начального растягивающего напряжения эксперимент повторялся несколько раз.

В результате проведенных экспериментов были получены данные о высокотемпературном деформировании титанового сплава с дополнительным влиянием внедренного водорода в структуру металла и без этого влияния (основная часть экспериментов). На рисунке показаны кривые длительной прочности для проведенных экспериментов. В каждом эксперименте получены значения удлинения образца, профиль поперечного сечения от продольной координаты, значения максимального сужения, действующее напряжение и др. в каждый момент времени, а так же значения моментов образования локализации деформаций. Водород существенно снижает время до разрушения, причем тем больше, чем выше уровень концентрации водорода в образце. Для образцов с внедренным водородом локализации деформаций происходит раньше. В данных экспериментах пластичность образцов под действием водорода, оцененная по скорости равномерной ползучести, которая увеличивается в 5 раз (CH=0.1 %) и более чем в 10 раз (CH = 0.28 %). Для исходного материала время локализации составляет в среднем 83 % от времени до разрушения, при содержании водорода 0.1 % оно составляет 48 %, а при содержании 0.28 % уменьшается до 36 % от времени до разрушения.

ИЗНАШИВАНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. МОДЕЛИ И ЭКСПЕРИМЕНТ

Институт проблем механики им.А.Ю.Ишлинского РАН

ИЗНАШИВАНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. МОДЕЛИ И ЭКСПЕРИМЕНТ

 

Рисунок. Расчетные формы изношенной поверхности композитов с различными свойствами структурных элементов и профилограмма изношенной поверхности трения волокнистого углерод-углеродного композита

 

Волокнистые композиционные материалы представляют собой матрицу с расположенными в ней волокнами, которые, как правило, отличают по своим механическим и прочностным характеристикам от свойств матрицы. Примером таких материалов являются углерод-углеродные композиты (углеродные волокна расположены в углеродной матрице), которые используются при изготовлении тормозных дисков.

Излагаются методы расчета [1] скорости изнашивания и формы изношенной поверхности в установившемся режиме, изучается влияние структурных характеристик композита на форму его изношенной поверхности (рис.1) и эффективную скорость изнашивания. Приводится модель для изучения условий вырывания волокон с поверхности композита в условиях контактного взаимодействия, позволяющая проанализировать влияние свойств промежуточного слоя между волокном и матрицей на прочностные характеристики поверхностных слоев композита в условиях фрикционного взаимодействия.

Результаты моделирования сравниваются с результатами лабораторных испытаний на трение и изнашивания волокнистых углерод-углеродных композитов, которые проводятся в лаборатории трибологии Института проблем механики РАН с использованием разработанных методик трибологических испытаний, сопровождающихся анализом поверхности трения с использованием электронной и сканирующей зондовой микроскопии.

Результаты исследования могут быть использованы при конструировании и выборе технологии изготовления волокнистых композиционных материалов.

1. Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия. М. Наука, 2001 478 с.

2. I.Goryacheva, Yu.Makhovskaya. Modeling of Fiber Composite Wear//In “Advances in the Field of     Dynamics of Complex Structures”, Springer, 2020

ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРЕНИЯ ПОРИСТЫХ ЧАСТИЦ ТИТАНА В ВОЗДУХЕ

Институт химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРЕНИЯ ПОРИСТЫХ ЧАСТИЦ ТИТАНА В ВОЗДУХЕ

Горение частиц титана в воздухе в последнее время привлекает пристальное внимание исследователей [1], рассматриваются возможные перспективы применения титана в качестве энергетического компонента в ракетном топливе и во взрывчатых смесях индустриального назначения, а также в качестве модификатора горения смесевых композиций.  Данная работа продолжает наши исследования [2] - [5] горения крупных (до 500 микрометров) частиц титана в свободном падении в воздухе. Частицы в [2] и [3] были монодисперсными агломератами, сформированными из большого количества мелких частиц неправильной формы. В [4] - [5] мы использовали модифицированный подход, который даёт возможность получать изначально монолитные горящие частицы титана с диаметром до 700 микронов. Особенность этого подхода - возможность “тонкой настройки” начального размера частиц, что позволило изучить закономерности процесса фрагментации в зависимости от размера частиц. В частности, был определён граничный диаметр частиц, разделяющий качественно различные режимы фрагментации, имеющие вид звездообразного взрыва или еловой ветки.

Исследование деформации ферм

Санкт-Петербургский государственный университет, город Санкт-Петербург

Исследование деформации ферм

Ферма- стержневая система в строительной механике, остающаяся геометрически неизменяемой после замены ее жестких узлов шарнирными, предназначенная для реконструкции зданий и сооружений различного назначения. Также ферменные конструкции – это одна из инновационных технологий, используемая для негерметичного хранения грузов, установки солнечных батарей и радиаторов на Международной космической станции. В данной работе проводился расчет ферм, выполненных из 3различных материалов: стали, титана и алюминия, аналитическими и численными методами, с последующим сравнением полученных результатов.

 

Особое внимание уделялось расчету усилий в стержнях фермы и максимальных деформаций элементов, составляющих ферму. Предполагалось, что нагрузка прикладывается только в узлах, а в элементах фермы возникают только усилия растяжения-сжатия.

Для определения усилий в стержнях был использован метод вырезания узлов. Численные расчеты проводились в программном комплексе ANSYS. Сравнение значений усилий и деформаций, полученных аналитическими и численными методами, показывают достаточно хорошее совпадение результатов. Относительная погрешность не превышает 2%. Выяснилось, что наименее деформируемым материалом является сталь, а наиболее подвержен деформации, из представленных  материалов - алюминий. Максимальная деформация стержня, изготовленного из алюминия, более чем в 2.5 раза превышает данную величину для стального стержня.

 

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ-19-01-00208.

 

1.Наумова Н.В. Вычисление частот колебаний стержней с разными граничными условиями, Вестник СПбГУ, Сер. 1, Вып. 1, 1998, С.78-81

     2.Наумова Н.В., Иванов Д.Н. Исследование статических деформаций, колебаний и устойчивости конструкций в пакете ANSYS; учебное пособие. СПб, Издательство СПбГУ. 2007. 65 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНОГО РАЗРЫВА КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, АРМИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ

Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНОГО РАЗРЫВА КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, АРМИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ

Одной из актуальных задач механики является создание материалов, устойчивых к воздействию скоростных частиц. В настоящее время наиболее перспективными конструкционными материалами являются композиты, сочетающие в себе свойства различных компонентов и эффективно противостоящие ударным нагрузкам.

Нанокомпозиты – новый тип материалов, отличающийся от обычных композиционных материалов размером упрочняющей фазы. Нанокомпозиты способны реализовать высокий уровень как специальных свойств материалов, (электропроводность, магнитная проницаемость, теплопроводность) так и механических свойств (прочность, ударная вязкость, твёрдость). Одними из самых перспективных наполнителей для изготовления нанокомпозитов являются углеродные нанотрубки (УНТ). В работе изучено изменение свойств композитных материалов при введении УНТ в матрицу. Сегодня основным методом разработки новых типов композитных материалов служит эксперимент.

Высокая стоимость материалов и большой объем варьируемых параметров приводят к значительным затратам средств и времени при создании новой конструкции. В связи с этим возрастает потребность в аналитических и численных методах, позволяющих выполнять достоверный анализ динамических процессов, связанных с пробиванием преград со сложной структурой, и прогнозировать поведение всей защитной конструкции. Построение вычислительных моделей позволяет проводить оценку эффективности различных вариантов защитных конструкций при минимальных затратах.

В работе проведено изучение структурных и функциональных свойств композитных материалов, армированных углеродными нанотрубками. Разработана численная модель на основе метода конечно-дискретных элементов реалистично описывающая деформирование и разрушение опытных образцов при ударном воздействии.